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2023.08.01
学习教室

电动车电池模块热仿真与安全设计

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電動車電池模組熱模擬與安全設計

在电动载具的应用里,为了维护车载人员的生命财产,评估电池与电池模块的安全性在车用电池模块里相当重要。电池模块的设计制造于安全性的考虑主要在处理电池组的热问题,即使通过安全规范测试的单电芯进行多电池的串并形成电池模块后,由于散热面积的减小,一旦电池模块因不当的使用而使内部电池发生热暴走,如何将电池模块的风险(Failsafe)控制在可接受的一定范围内而不发生全面的烧毁,是维护生命财产的一个重点。


电池的热能量测:
单电池的热变化,来自于操作时电流流动在离子阻抗与电子阻抗的功率消耗,使电池温度上升。以开放环境下实验量测18650电池放电为例, 18650电池在各种C-rate放电电压与温度变化所示,电池温升随C-rate增加而快速加温;温度的变化在电池平均工作电压范围时,电池温升平缓,当电池容量减少至1.5 Ah左右、电压下降后,电池温度上升速率大。

电池模块的热能分析:
由于模块是多电池进行串并联而形成电池模块,每颗电池皆为发热源,当进行电池的堆积后,电池堆散热的不均匀会使电池堆内部电池的温度高于外部。当电池发热量越大,不均匀程度越高,而高温电池的材料衰减速率大于低温电池,一般需要控制温差小于5˚C之内,因此对于电池模块的均温维持与控管最高温度,是一个增长使用寿命的重要因素。

 

 

 


林唯耕教授
 

作者

林唯耕教授

学历 | 美国马里兰大学博士
现职 | 国立清华大学工程与系统科学系,兼任教授
专长 | 电子组装散热、热管、环路式热管(CPL,LHP,PHP)、节能设计、太阳能储热与冷却、热流系统、电子元件之冷却、双相流、人造卫星及高空飞行物之热传元件

 

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